The tribological properties of sinteres steel-matrix composites

• Autorzy: Sulima Iwona , Hyjek Paweł , Malczewski Piotr

Warianty tytułu

PL

Właściwości tribologiczne kompozytów na osnowie stalowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The tribological properties of composite materials reinforced with titanium diboride were investigated. Abrasion resistance tests were carried out at room temperature in a ball-on-disc system. Balls with a diameter of 3.14 mm were used as the counter-samples. The effect of the TiB2 content and counter-sample material (Al2O3, Si3N4, ZrO2, AISI52100 steel) on the coefficient of friction and wear rate of the sintered composites and 316L steel was determined. After the abrasion tests the sample surfaces were examined by scanning electron microscopy. The obtained results show that the tribological properties depend on the test conditions and content of the TiB2 reinforcing phase.

PL

W pracy przedstawiono właściwości tribologiczne materiałów kompozytowych wzmacnianych dwuborkiem tytanu. Badania odporności na zużycie przeprowadzono w temperaturze pokojowej w skojarzeniu kulka-tarcza. Jako przeciwpróbki użyto kulki o średnicy 3,14 mm. Określono wpływ ilości TiB2 i materiału przeciwpróbki (Al2O3, Si3N4, ZrO2, stal AISI52100) na współczynnik tarcia oraz zużycie spiekanych materiałów kompozytowych i stali 316L. Powierzchnie próbek po testach tribologicznych obserwowano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego. Uzyskane wyniki badań wykazały, że na właściwości tribologiczne wpływają warunki badań i ilość fazy wzmacnianej TiB2.

Słowa kluczowe

EN

tribological properties; friction coefficient; composites; titanium diboride; TiB2

PL

właściwości tribologiczne; współczynnik tarcia; kompozyty; dwuborek tytanu; TiB2

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 19, nr 1
• Strony: 7--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sulima Iwona

• Pedagogical University of Cracow, Institute of Technology, ul. Podchorążych 2, 30-084 Cracow, Poland

autor

Hyjek Paweł

• Pedagogical University of Cracow, Institute of Technology, ul. Podchorążych 2, 30-084 Cracow, Poland

autor

Malczewski Piotr

• Pedagogical University of Cracow, Institute of Technology, ul. Podchorążych 2, 30-084 Cracow, Poland

Bibliografia

• [1] Lis J., Pampuch R., Spiekanie, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2000.
• [2] Nowacki J., Spiekane metale i kompozyty z osnową metaliczną, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2005.
• [3] Ibrahim I., Mohamed F., Lavernia E., Particulate reinforced metal matrix composites - a review, Journal of Materials Science 1991, 26 (5), 1137-1156.
• [4] Ghasali E., Pakseresht A. H., Alizadeh M., Shirvanimoghaddam K., Ebadzadeh T., Vanadium carbide reinforced aluminum matrix composite prepared by conventional, microwave and spark plasma sintering, Journal of Alloys and Compounds 2016, 688, 527-533.
• [5] Borkar T., Nag S., Ren Y., Tiley J., Banerjee R., Reactive spark plasma sintering (SPS) of nitride reinforced titanium alloy composites, Journal of Alloys and Compounds 2014, 617, 933-945.
• [6] Mukherjee S.K., Upadhyaya G.S., Corrosion behaviour of sintered 434L ferritic stainless steel-Al2O3 composites containing phosphorus, Corrosion Science 1985, 25(7) 463-470.
• [7] Matejicek J., Boldyryeva H., Brozek V., Sachr P., Chraska T., Pala Z., W-steel and W-WC-steel composites and FGMs produced by hot pressing, Fusion Engineering and Design 2015, 100, 364-370.
• [8] Darabara M., Papadimitriou G.D., Bourithis L., Tribological evaluation of Fe-B-TiB2 metal matrix composites, Surface and Coatings Technology, 2007, 202(2), 246-253.
• [9] Marshall P., Austenitic Stainless Steels: Microstructure and Mechanical Properties, Elsevier Applied Science Publishers, New York 1984.
• [10] Ashok S.K., Das K., The abrasive wear resistance of TiC and (Ti,W)C-reinforced Fe-17Mn austenitic steel matrix composites, Tribology International 2010, 43(5-6), 944-950.
• [11] Sulima I., Boczkal G., Micromechanical, high-temperature testing of steel-TiB2 composite sintered by High Pressure-High Temperature method, Materials Science and Engineering A 2015, 644, 76-78.
• [12] Zhang Z., Chen Y., Zhang Y., Gao K., Zuo L., Qi Y., Tribology characteristics of ex-situ and in-situ tungsten carbide particles reinforced iron matrix composites produced by spark plasma sintering, Journal of Alloys and Compounds 2017, 704, 260-268.
• [13] Tjong S.C., Lau K.C., Abrasion resistance of stainless-steel composites reinforced with hard TiB2 particles, Composites Science and Technology 2000, 60(8), 1141-1146.
• [14] Riedel R., Handbook of Ceramic Hard Materials, WILEYVCH Verlag GmbH 2000, 2, 968-990.
• [15] Rao J., Cruz R., Lawson K.J., Nicholls J.R., Carbon and titanium diboride (TiB2 ) multilayer coating, Diamond and Related Materials 2004, 13, 2221-2225.
• [16] Matkovich V.I., Boron and Refractory Borides, Springer Berlin 1977, 172.
• [17] Gierek A., Zużycie tribologiczne, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2006.
• [18] Płaza S., Margielewski L., Celichowski G., Wstęp do tribologii i tribochemia, Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź 2005.
• [19] Akhtar F., Microstructure evolution and wear properties of in situ synthesized TiB2 and TiC reinforced steel matrix composites, Journal of Alloys and Compounds 2008, 459, 491-497.
• [20] Wang Z., Lin T., He X., Shao H., Tang B., Qu X., Fabrication and properties of the TiC reinforced high-strength steel matrix composite, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 2016, 58, 14-21.
• [21] Tjong S.C., Lau K.C., Sliding wear of stainless steel matrix composite reinforced with TiB2 particles, Materials Letters 1999, 41, 153-158.
• [22] Tjong S.C., Lau K.C., Abrasion resistance of stainless-steel composites reinforced with hard TiB2 particles, Composites Science and Technology 2000, 60, 1141-1146.
• [23] International Standard, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Determination of friction and wear characteristics of monolithic ceramics by ball-ondisc method, ISO 20808:2004(E).
• [24] Meozzi M., Special use of the ball on disc standard test, Tribology International 2006, 39, (6), 496-505.
• [25] Somija S., Handbook of Advanced Ceramics: Materials, Applications, Processing and Properties, Oxford 2013.
• [26] PN-EN ISO 683-17:2015-01 - wersja angielska, Stale do obróbki cieplnej, stale stopowe i stale automatowe - Część 17: Stale na łożyska kulkowe i wałeczkowe.
• [27] Lawrowski Z., Tribologia. Tarcie, zużywanie i smarowanie, Oficyna Wydawnictwa Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2008.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).